趙　凌

(鐵道警察學(xué)院 治安系，鄭州　450053)

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高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙凌

(鐵道警察學(xué)院 治安系，鄭州450053)

摘要：針對(duì)高鐵線(xiàn)路的低矮橋梁、路基、貫通地線(xiàn)、疏散通道和在建高鐵線(xiàn)路建材設(shè)備面臨的入侵破壞或被盜隱患等問(wèn)題，分析了在這些方面安全防范發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求。而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和射頻識(shí)別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，在缺乏持續(xù)電源供電的情況下對(duì)于入侵報(bào)警、被盜信息的采集和物體自身信息識(shí)別方面具有十分重要的應(yīng)用空間，由此提出了高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，具有實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)控、及時(shí)反應(yīng)制止的功能，有效地提升了高鐵線(xiàn)路技術(shù)防范能力，增強(qiáng)了高鐵線(xiàn)路民警治安防控戰(zhàn)斗力,最后討論了在實(shí)施過(guò)程中面臨的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高鐵線(xiàn)路；物聯(lián)網(wǎng)；安全防范；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)前，我國(guó)高鐵建設(shè)已進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期[1]。與此同時(shí)，我國(guó)高鐵由于多分布在人口相對(duì)集中的區(qū)域，不法分子的翻越、盜竊或破壞行為給高鐵的行車(chē)安全和線(xiàn)路檢修人員的人身安全帶來(lái)巨大的威脅[2]。當(dāng)前高鐵線(xiàn)路的安全防范措施多以物防和人防為主，漫長(zhǎng)的高鐵線(xiàn)路一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失[3]，還會(huì)給事故的取證、偵破工作帶來(lái)困難。

物聯(lián)網(wǎng)(internet of things， IOT)被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，其技術(shù)應(yīng)用已遍及智能家居、智能安防、智能交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、物流等領(lǐng)域[4-8]。2015年4月，中辦、國(guó)辦發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)社會(huì)治安防控體系建設(shè)的意見(jiàn)》中指出，要加強(qiáng)對(duì)包括高鐵線(xiàn)路在內(nèi)的重點(diǎn)部位的安全保衛(wèi)。2015年7月，公安部在推進(jìn)公安改革專(zhuān)題座談會(huì)上強(qiáng)調(diào)，要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)健全完善情報(bào)信息主導(dǎo)下的警務(wù)運(yùn)行模式，堅(jiān)持向科技信息化要警力、要戰(zhàn)斗力。2015年9月，全國(guó)社會(huì)治安防控體系建設(shè)工作會(huì)議再次強(qiáng)調(diào)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)預(yù)防和減少公共安全事故的發(fā)生。由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)將為高鐵線(xiàn)路的安全防范工作提供全新思路。

1高鐵線(xiàn)路安防現(xiàn)狀及分析

就整體效果而言，當(dāng)前我國(guó)高鐵線(xiàn)路的安全防范工作仍然以實(shí)體防范和人力防范為主，技術(shù)防范多集中在車(chē)站及各生產(chǎn)業(yè)務(wù)部門(mén)。隨著國(guó)際反恐形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻，高鐵線(xiàn)路上出現(xiàn)了視頻監(jiān)控、電子圍欄、紅外入侵報(bào)警等技防手段，但由于設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、技防手段單一、資金投入不足、重建設(shè)輕維護(hù)等現(xiàn)象存在，以及室外環(huán)境惡劣、鐵路部門(mén)之間溝通不到位等方面原因，致使技防系統(tǒng)碎片化管理問(wèn)題突出、聯(lián)防效果差、漏報(bào)警與誤報(bào)警事件時(shí)有發(fā)生，使得監(jiān)控人員疲于應(yīng)付，導(dǎo)致高鐵線(xiàn)路技術(shù)防范措施的作用無(wú)法充分發(fā)揮。

就工作職能而言，高鐵線(xiàn)路的安全防范主要考慮兩個(gè)方面：犯罪預(yù)防和損失預(yù)防。犯罪預(yù)防主要針對(duì)不法分子非法翻越、割斷或損毀防護(hù)圍欄進(jìn)入高鐵線(xiàn)路軌道路面所實(shí)施的破壞行為，這種行為一旦發(fā)生，將隨時(shí)危及高速運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行車(chē)安全；損失預(yù)防主要針對(duì)不法分子對(duì)高鐵線(xiàn)路軌道路面附屬的基本設(shè)施所實(shí)施的盜竊行為，這種行為會(huì)給線(xiàn)路檢修人員的人身安全、信號(hào)設(shè)備的同步運(yùn)行、接觸網(wǎng)的供電系統(tǒng)帶來(lái)危害，可能危及動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行車(chē)安全。

綜上可知，不法分子的破壞和盜竊行為是以進(jìn)入高鐵線(xiàn)路軌道路面為前提的，只有切斷重點(diǎn)的入侵路徑，才能最大限度地減少這些行為的發(fā)生。本文從高鐵線(xiàn)路的低矮橋梁、路基段、貫通地線(xiàn)、疏散通道及在建高鐵線(xiàn)路建材設(shè)備等4個(gè)方面的安全防范工作入手，依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)。

1.1對(duì)低矮橋梁和路基安防現(xiàn)狀的分析

當(dāng)高鐵線(xiàn)路遇到河流、公路、深谷、低地或另一條鐵路時(shí)因跨越需要修建橋梁，在不同的地理位置橋梁的高度不一樣。低矮橋梁是指橋梁高度在5 m左右，以利于攀爬為主要參考，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注3種情況：① 橋梁兩端與路基連接的位置，有的間隙較大，外流人員或不法分子容易進(jìn)入橋體梁箱內(nèi)從事不法活動(dòng)；② 經(jīng)有線(xiàn)改造后成為客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的原有橋梁(或稱(chēng)為梯梁)大多高度較低，且容易為不法分子攀爬至軌道路面提供條件；③ 新建客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的部分高度為5 m左右的橋梁。

路基是高鐵線(xiàn)路軌道的基礎(chǔ)，在路基和軌道附近有許多重要的線(xiàn)路設(shè)備，例如無(wú)砟軌道的扣件系統(tǒng)、道岔密貼檢查器、分線(xiàn)盒、補(bǔ)償電容器、道岔轉(zhuǎn)撤機(jī)等是很多盜竊分子覬覦的對(duì)象，一旦這些設(shè)備被盜，將引發(fā)接觸網(wǎng)斷電、通信中斷或信號(hào)紊亂，進(jìn)而危及動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行車(chē)安全，后果十分嚴(yán)重。

當(dāng)前，高鐵線(xiàn)路對(duì)低矮橋梁和路基的防入侵保護(hù)主要通過(guò)“圍欄+滾網(wǎng)”的方式實(shí)現(xiàn)。盡管高鐵線(xiàn)路各警務(wù)區(qū)都下設(shè)值班崗?fù)?，但值班人員數(shù)量有限且低矮橋梁數(shù)量眾多、長(zhǎng)時(shí)間徒步點(diǎn)線(xiàn)巡邏與高鐵線(xiàn)路大范圍實(shí)時(shí)防入侵監(jiān)控的矛盾十分突出，使得巡線(xiàn)工作十分被動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)防。

1.2對(duì)貫通地線(xiàn)安防現(xiàn)狀的分析

通常情況下，貫通地線(xiàn)是由多根圓銅線(xiàn)同心式絞合而成，經(jīng)常會(huì)被不法分子瘋狂盜割。由于貫通地線(xiàn)集等電位、信號(hào)同步、防雷及屏蔽等多功能于一體，一旦被盜割，將產(chǎn)生三大危害[9]：① 在接觸網(wǎng)環(huán)境下產(chǎn)生跨步電壓，檢修人員會(huì)有觸電危險(xiǎn)；② 防雷不良將導(dǎo)致防雷設(shè)備失去避雷作用，當(dāng)有設(shè)備遭受雷擊將會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓，信號(hào)設(shè)備可能會(huì)被燒壞甚至引發(fā)火災(zāi)，危及行車(chē)安全；③ 屏蔽地線(xiàn)不良將會(huì)引發(fā)設(shè)備在接觸網(wǎng)電壓環(huán)境下誤動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生連鎖失效，造成嚴(yán)重后果。

當(dāng)前對(duì)貫通地線(xiàn)的防盜割措施主要是將其置于電纜槽內(nèi)，再用水泥蓋板壓蓋或再簡(jiǎn)單封實(shí)，防護(hù)效果有限。同時(shí)，貫通地線(xiàn)沿高鐵線(xiàn)路延伸，多數(shù)被盜割位置地處偏遠(yuǎn)，只有當(dāng)巡線(xiàn)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，事故隱患難以及時(shí)排除。

1.3對(duì)疏散通道安防現(xiàn)狀的分析

近年來(lái)，高鐵線(xiàn)路的高架橋梁在數(shù)量上所占比重相對(duì)于普速鐵路大大增加。為了有效應(yīng)對(duì)發(fā)生在橋上的突發(fā)事件，及時(shí)疏散、救援滯留旅客，高架橋梁配置應(yīng)急救援疏散通道(以下簡(jiǎn)稱(chēng)疏散通道)是十分必要的。此外，高鐵線(xiàn)路的檢修人員在“天窗”期間，通過(guò)疏散通道進(jìn)入高鐵線(xiàn)路也是疏散通道的另一個(gè)主要功能。

當(dāng)前，我國(guó)高鐵線(xiàn)路的疏散通道以獨(dú)立梯道為主，已在京滬高鐵、鄭西客專(zhuān)、石太客專(zhuān)等高架橋梁中廣泛應(yīng)用[10]。為了防止不法分子進(jìn)入或攀爬至疏散通道，進(jìn)而進(jìn)入高鐵線(xiàn)路實(shí)施破壞或盜竊，通常的做法是在疏散通道接地處設(shè)置3 m左右的封閉式高墻，在高墻上方加裝滾網(wǎng)，3 m以上的梯道兩側(cè)加裝護(hù)欄，同時(shí)在附近設(shè)置帶有移動(dòng)報(bào)警功能的視頻監(jiān)控探頭監(jiān)控疏散通道的人員出入行為。經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，上述防入侵措施存在兩方面問(wèn)題：① 護(hù)欄的隔離功能單一，并不能完全起到防入侵的功能，若強(qiáng)行攀爬可以進(jìn)入疏散通道；② 各地監(jiān)控探頭安裝位置不統(tǒng)一，有的設(shè)置在疏散通道接地處的正前方，有的設(shè)置在獨(dú)立梯道上方的橫跨中間，前者存在監(jiān)控盲區(qū)，后者則經(jīng)常受到飛鳥(niǎo)或落葉的困擾，遠(yuǎn)程監(jiān)控誤報(bào)頻發(fā)，監(jiān)控人員疲于應(yīng)對(duì)，致使視頻監(jiān)控的形式大于目的。一旦有人入侵，有可能產(chǎn)生漏報(bào)警的情況。

1.4對(duì)在建高鐵線(xiàn)路的建材設(shè)備安防現(xiàn)狀的分析

在高鐵修建的過(guò)程中，多數(shù)在建基礎(chǔ)設(shè)施尤其是鋼軌扣件、接觸網(wǎng)設(shè)備等大多以金屬材質(zhì)為主。由于全線(xiàn)封閉的圍欄并沒(méi)有同期建成，以及管理中存在的問(wèn)題，建材設(shè)備被盜情況屢見(jiàn)不鮮。

筆者在調(diào)研期間發(fā)現(xiàn)，在建高鐵建材設(shè)備并非無(wú)人看管，但看管人數(shù)單一，有的既是看管人員又是施工人員，且間歇停工期間大量建材設(shè)備置于室外，尤其是在路基段附近，導(dǎo)致不法分子很容易接近并實(shí)施盜竊。同時(shí)，隨著建設(shè)進(jìn)度的不斷推進(jìn)，建材設(shè)備的位置不是固定不變的，而是隨施工進(jìn)度不斷發(fā)生變化，這也為建材設(shè)備的防入侵增加了看管難度。

2高鐵線(xiàn)路安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

高鐵線(xiàn)路的安防現(xiàn)狀面臨的主要問(wèn)題表現(xiàn)為：巡線(xiàn)人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握轄區(qū)是否有人入侵或攀爬眾多低矮橋梁；轄區(qū)何處區(qū)段的貫通地線(xiàn)被盜割；如何確定進(jìn)出疏散通道的是高鐵線(xiàn)路的檢修人員而非陌生人或小動(dòng)物的入侵；如何防止隨工期不斷發(fā)生位置變化的在建高鐵線(xiàn)路的建材設(shè)備被盜。

2.1對(duì)低矮橋梁和路基安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

對(duì)任何一個(gè)值班崗?fù)?lái)說(shuō)，雖然轄區(qū)低矮橋梁數(shù)量眾多，但數(shù)量和方位是確定的。為便于巡查管理，給每一座低矮橋梁編號(hào)，例如在A(yíng)崗?fù)は碌牡?，2，…，N個(gè)低矮橋梁可編號(hào)為A1, A2,…，AN，那么按照自上而下的管理模式，從鐵路公安局到各地方鐵路公安局，再到各鐵路公安處、派出所、警務(wù)區(qū)，最后到值班崗?fù)?，轄區(qū)的任一座低矮橋梁都有一個(gè)編號(hào)，且該編號(hào)在全路范圍內(nèi)是唯一的。

針對(duì)任意一座低矮橋梁的防入侵或攀爬，可在現(xiàn)有外圍護(hù)欄物防的基礎(chǔ)上，在圍欄與橋梁之間布設(shè)適當(dāng)數(shù)量具有振動(dòng)或壓力感知功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，用以探測(cè)不法分子翻越或剪斷護(hù)欄后產(chǎn)生的振動(dòng)或壓力信息。各無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)將采集、融合后的數(shù)據(jù)信息傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn)，并最終傳遞至監(jiān)控中心。同時(shí)，該匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息與被防范橋梁編號(hào)、方位關(guān)聯(lián)，巡線(xiàn)人員可以實(shí)時(shí)定位入侵信息?，F(xiàn)場(chǎng)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　低矮橋梁入侵報(bào)警示意圖

對(duì)于路基而言，防入侵的重點(diǎn)在路基外圍，可借助現(xiàn)有的圍欄，在其上安裝帶有定位和振動(dòng)感知功能的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵行為的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)獲取、判斷振動(dòng)信號(hào)最強(qiáng)烈的節(jié)點(diǎn)所發(fā)射的信號(hào)來(lái)實(shí)時(shí)確認(rèn)入侵行為的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)快速機(jī)動(dòng)響應(yīng)。若有必要，還可在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)安裝監(jiān)控探頭來(lái)確認(rèn)是人為闖入還是小動(dòng)物的誤闖，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性?，F(xiàn)場(chǎng)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2　路基入侵報(bào)警示意圖

2.2對(duì)貫通地線(xiàn)的安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

一旦不法分子進(jìn)入高鐵線(xiàn)路對(duì)貫通地線(xiàn)實(shí)施偷盜，就需要在第一時(shí)間獲取被盜現(xiàn)場(chǎng)的位置信息，以便及時(shí)接處警。需獲取的兩類(lèi)信息包括：① 被盜割貫通地線(xiàn)的位置信息；② 貫通地線(xiàn)被取出后離開(kāi)原電纜槽而引發(fā)的遠(yuǎn)程報(bào)警信息。對(duì)于第1類(lèi)信息，可通過(guò)關(guān)聯(lián)接觸網(wǎng)支柱編號(hào)信息和地理信息系統(tǒng)精確定位獲取；對(duì)于第2類(lèi)信息，可通過(guò)防丟器原理獲取，分別在電纜槽的內(nèi)部和貫通地線(xiàn)本身安裝成套的無(wú)線(xiàn)信號(hào)收發(fā)節(jié)點(diǎn)。這樣一方面滿(mǎn)足貫通地線(xiàn)出現(xiàn)設(shè)定位移后的報(bào)警需要；另一方面滿(mǎn)足發(fā)射遠(yuǎn)程報(bào)警信號(hào)的需要?？紤]到成本和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的優(yōu)勢(shì)，可在數(shù)套節(jié)點(diǎn)中選擇一套具備發(fā)射遠(yuǎn)程報(bào)警信號(hào)功能的節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3　貫通地線(xiàn)防盜報(bào)警示意圖

2.3對(duì)疏散通道的安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

針對(duì)疏散通道在防入侵方面面臨的2個(gè)問(wèn)題，可采取3種措施：① 在獨(dú)立梯道的護(hù)欄周?chē)友b具有遠(yuǎn)程報(bào)警功能的電子圍欄，一旦有入侵者強(qiáng)行攀爬可在高壓脈沖的作用下阻止其非法進(jìn)入；② 設(shè)置紅外微波防入侵報(bào)警裝置，功能方面與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)發(fā)揮作用，以避免移動(dòng)的小動(dòng)物或落葉誤入監(jiān)控區(qū)域引發(fā)誤報(bào)警，同時(shí)也可在監(jiān)控盲區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)死角防范；③ 考慮到高鐵線(xiàn)路的檢修人員定期進(jìn)出獨(dú)立梯道也會(huì)引起誤報(bào)警，可將實(shí)體鎖具門(mén)改為內(nèi)外刷卡門(mén)，相應(yīng)的檢修人員配置具有身份識(shí)別功能的卡片，一旦有檢修人員持卡進(jìn)出，獨(dú)立梯道的入侵報(bào)警功能將自動(dòng)屏蔽，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)記錄在該疏散通道進(jìn)出檢修人員的信息，為監(jiān)督考核提供相關(guān)依據(jù)。此外，為防止尾隨，可在刷卡門(mén)附近設(shè)置類(lèi)似“請(qǐng)注意！請(qǐng)注意！門(mén)未上鎖”的現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音報(bào)警提示喇叭。疏散通道入侵報(bào)警結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　疏散通道入侵報(bào)警結(jié)構(gòu)示意圖

2.4對(duì)在建高鐵線(xiàn)路的建材設(shè)備的安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

對(duì)在建高鐵線(xiàn)路的建材設(shè)備在停工期間的防盜措施需要考慮以下3個(gè)方面：① 建材設(shè)備隨著工程進(jìn)度的不斷推進(jìn)，其安放位置會(huì)不斷變化，但其放置的相對(duì)范圍不會(huì)變化太大，為此可在其周?chē)O(shè)置防入侵報(bào)警系統(tǒng)，尤其是在停工期間及時(shí)設(shè)防即可防范人為盜竊；② 考慮到安放位置的不斷變化，入侵報(bào)警系統(tǒng)需做到方便安裝和拆卸；③ 給建材設(shè)備編碼可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追蹤溯源，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、模塊化管理。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有無(wú)線(xiàn)自組織、成本低、可長(zhǎng)時(shí)間工作的特點(diǎn)，通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別建材設(shè)備可滿(mǎn)足上述考慮。為此，可在相關(guān)建材設(shè)備周?chē)卜胚m當(dāng)數(shù)量的具有壓力或振動(dòng)感知功能的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，形成封閉式入侵報(bào)警區(qū)，若有非法入侵行為發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)看管人員即可在第一時(shí)間通過(guò)警報(bào)裝置或固定電話(huà)、短信獲取入侵信息，并確認(rèn)是否為誤報(bào)警。必要情況下，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)制止不法行為。建材設(shè)備防盜報(bào)警功能見(jiàn)圖5。

3高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1物聯(lián)網(wǎng)安防的優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系自下而上包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，可通過(guò)多種傳感器、定位與掃描裝置、視頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)物體及其相關(guān)特征信息的采集，利用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)(例如：WSN-Wireless Sensor Networks無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、WLAN-Wireless Local Area Network無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)或WiFi-Wireless Fidelity網(wǎng)絡(luò))實(shí)現(xiàn)物物、物人之間的實(shí)時(shí)通信，從而達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤及管理的目的，是互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用[11]。

物聯(lián)網(wǎng)安防的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在4個(gè)方面：① 終端體積小，便于安裝且價(jià)格低廉；② 可集成多種傳感器，獨(dú)立組網(wǎng)運(yùn)行；③ 功耗低，適合長(zhǎng)期不間斷工作；④ 集多種數(shù)據(jù)信息融合、智能化處理、遠(yuǎn)程報(bào)警監(jiān)控功能于一體。由此可知，在高鐵線(xiàn)路實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)安防是切實(shí)可行的。

圖5　建材設(shè)備防盜報(bào)警功能示意圖

3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對(duì)當(dāng)前高鐵線(xiàn)路安防發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)安防的優(yōu)勢(shì)，提出了高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖6所示。

圖6　高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.3系統(tǒng)功能

1) 感知層：RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁、接觸網(wǎng)支柱、高鐵線(xiàn)路檢修人員身份的識(shí)別；通過(guò)布設(shè)在低矮橋梁附近、接觸網(wǎng)支柱附近的電纜槽，高鐵線(xiàn)路圍欄附近、疏散通道附近以及在建高鐵線(xiàn)路建材與設(shè)備附近的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)或壓力、位移等數(shù)據(jù)信息的采集和融合。

2) 網(wǎng)絡(luò)層：WSN、WLAN可將高鐵線(xiàn)路來(lái)自感知層的信息傳遞給應(yīng)用層用戶(hù)進(jìn)行分析和處理。同時(shí)，WiFi用戶(hù)也可借助3G或4G電信網(wǎng)絡(luò)輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)各種入侵、盜竊或破壞行為信息的獲取和共享。

3) 應(yīng)用層：基于地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)綜合信息模塊可以準(zhǔn)確定位感知層信息的來(lái)源，為應(yīng)用層用戶(hù)發(fā)現(xiàn)和制止破壞行為提供位置導(dǎo)向；電源檢測(cè)模塊可實(shí)時(shí)顯示布設(shè)的各無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余電量，為及時(shí)更換節(jié)點(diǎn)電源、保障整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期有效運(yùn)行提供參考；中心控制模塊用以協(xié)調(diào)低矮橋梁、路基、疏散通道的入侵報(bào)警系統(tǒng)和貫通地線(xiàn)、在建高鐵建材設(shè)備的防盜報(bào)警系統(tǒng)同步工作，并為用戶(hù)終端提供有效信息顯示接口，使鐵路公安局、各地方鐵路公安局(處、所、警務(wù)區(qū)、值班崗?fù)?按照不同的權(quán)限實(shí)現(xiàn)高鐵線(xiàn)路安防信息的有效查詢(xún)和預(yù)警通知信息的接收，為進(jìn)一步制止不法行為提供有力的決策依據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文基于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)，將高鐵線(xiàn)路的入侵破壞和盜竊等“隱藏”行為信息“顯現(xiàn)”出來(lái)，起到準(zhǔn)確預(yù)警打擊的作用，使高鐵線(xiàn)路民警的治安防控工作由“被動(dòng)”變?yōu)椤爸鲃?dòng)”，從而有效提高治安防控的戰(zhàn)斗力。在具體的實(shí)施過(guò)程中需要面對(duì)的一些問(wèn)題包括：在野外惡劣環(huán)境的條件下如何設(shè)計(jì)和安裝無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)及其附屬設(shè)備；在高強(qiáng)度的電磁環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)能否有效協(xié)同工作；如何優(yōu)化節(jié)點(diǎn)路由算法，最大限度地延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命期；高鐵線(xiàn)路中大量傳感器節(jié)點(diǎn)的布設(shè)是否會(huì)對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行車(chē)安全帶來(lái)安全隱患等。

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(責(zé)任編輯楊黎麗)

Design of High-Speed Rail Line Security System Based on Internet of Things

ZHAO Ling

(Public Security Department, Railway Police College, Zhengzhou 450053, China)

Abstract:Low bridges, subgrade, the links up of grounding wire, evacuation exits, materials and equipment in construction of the high-speed rail line are confronting problems of intrusion and being stolen, or some other problems, which are later analyzed on requirement of developing internet of things in security protection. As we known, WSN and RFID are key technologies of internet of things which have very important amplitude application in intrusion alarm, stolen information collection and objects self-recognition in lack of sustainable power supply circumstances. By referring to these, it put forward high-speed rail line security system based on internet of things. This system combined with architecture of internet of things,and has the function in real-time alarm supervision and response suppression, which will hoist capacity of technique prevention in high-speed rail line, and what’s more, the security prevention and control ability to the high-speed rail line police. At last, problems which will be faced with during the implementation process were discussed.

Key words:high-speed rail line; internet of things; security protection; system design

收稿日期：2016-01-18

基金項(xiàng)目：公安部應(yīng)用創(chuàng)新項(xiàng)目(2013YYCXTJXY109)；河南省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(122400450334)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(2015TJJBKY009)；河南省社科聯(lián)項(xiàng)目(SKL-2015-699)

作者簡(jiǎn)介：趙凌(1982—)，男，碩士，講師，主要從事安全技術(shù)防范、物聯(lián)網(wǎng)方面的研究。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.05.017

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-8425(2016)05-0096-06

引用格式：趙凌.高鐵線(xiàn)路物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2016(5):96-101.

Citation format：ZHAO Ling.Design of High-Speed Rail Line Security System Based on Internet of Things[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2016(5):96-101.